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异种金属自冲铆接头成型及失效行为研究
| 论文题名： | 异种金属自冲铆接头成型及失效行为研究 |
| 关键词： | 自冲铆接头;失效行为;成型工艺;汽车车身;疲劳寿命;正交试验 |
| 摘要： | 自冲铆接是近年来逐步用于汽车车身结构异种金属连接的新方法。由于异种金属自冲铆接工艺对汽车轻量化推动作用显著，该工艺被逐步推广应用，其接头的强度及耐久性也受到了世界著名汽车研发机构高度关注。本文以铝合金AA6111 T4和高强度低合金钢HSLA 340的异种金属板的自冲铆接头（AA6111 T4+HSLA 340）为研究对象，对其成型工艺、接头静强度以及疲劳失效问题展开研究。 在针对AA6111 T4+HSLA 340自冲铆接头成型工艺的研究中，本文作者通过正交试验设计方法，分析了凹模中部直径（D），凹模凸台高度（h）和铆钉长度（L）等因素对自冲铆接头拉剪强度的影响。结果分析表明，这三个因素影响程度顺序为： D＞L＞h。研究还表明，自冲铆接头剖面特征尺寸底切量（IL）是影响接头拉剪强度的主要指标。IL值越大，接头拉剪强度越高。本文根据对接头剖面特征尺寸的测量，筛选确定了合理的AA6111 T4+HSLA 340铆接工艺参数。 论文针对AA6111 T4+HSLA 340自冲铆接头成型及静强度进行了数值仿真。成型仿真时，采用逆向参数识别法确定了铆钉材料参数；采用与材料损伤演化相关的几何失效准则和自适应网格技术，模拟了自冲铆接成型全过程。这一模拟结果不仅有助于制定合理的成型工艺参数，也有助于接头的疲劳失效分析；在利用LS-DYNA软件模拟自铆拉剪试样静强度破坏过程中，引入了应变硬化系数对铆钉周围大应变区域材料本构关系进行修正，获得了良好的仿真效果，仿真分析与试验吻合较好。 论文还进行了两种板厚组合的自冲铆接头拉剪试样疲劳试验。试验结果表明，不同板厚组合的接头拉剪试样存在两种疲劳失效模式，即：板材断裂（I型失效）和铆钉断裂（II型失效）。论文通过对接头断口的宏微观分析，确定了其失效机理；试验及研究分析表明：I型失效模式的接头寿命主要取决于AA6111 T4板疲劳裂纹扩展—采用基于断裂力学模型的Forman公式预测接头寿命获得了良好效果；在接头II型失效模式中，铆钉疲劳寿命主要取决于裂纹萌生—采用考虑平均应力修正的Manson-Coffin方程，结合仿真计算结果，对AA6111 T4+HSLA 340自冲铆接头II型失效的疲劳寿命进行估算，预测结果较好。 |
| 作者： | 郭值中 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 郭海丁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京航空航天大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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